DE102008009201B4 - Method for controlling a drive train and drive train for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs (10) eines Kraftfahrzeugs, welcher umfasst – einen Verbrennungsmotor (12) mit einer Motorausgangswelle (14), der den Antriebsstrang (10) mit einem Drehmoment Mv beaufschlagen kann; – eine mit der Motorausgangswelle (14) in Drehmitnahmeverbindung stehende schaltbare Trenneinrichtung (K2, 38; 40), mit der ein zu Antriebsrädern (26) des Kraftfahrzeuges führender Teil des Antriebsstrangs (10) von dem Verbrennungsmotor (12) getrennt werden kann, – ein im Drehmomentübertragungsweg angeordnetes Koppelelement (36) mit einer Eingangsseite (36a) und einer dazu mit einem Spiel gekoppelten Ausgangsseite (36b), – eine elektrische Maschine (18), die den Antriebsstrang (10) unter vorbestimmten Betriebszuständen mit einem Drehmoment Me zur Schließung des Spiels an dem Koppelelement (36) beaufschlagen kann, dadurch gekennzeichnet, – dass das spielbehaftete Koppelelement (36) im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Motorausgangswelle (14) und der Trenneinrichtung (K2, 38; 40) angeordnet und der Verbrennungsmotor (12) bei geöffneter Trenneinrichtung (K2, 38; 40) von den Antriebsrädern (26) entkoppelt ist, wobei das elektrisch erzeugte Drehmoment Me verbrennungsmotorseitig von oder an der Trenneinrichtung (K2, 38; 40) in den Antriebsstrang eingeleitet wird und wobei das elektrisch erzeugte Drehmoment Me dem verbrennungsmotorisch erzeugten Drehmoment Mv entgegengerichtet ist.A method of controlling a powertrain (10) of a motor vehicle, comprising - an internal combustion engine (12) having an engine output shaft (14) adapted to apply a torque Mv to the powertrain (10); A switchable separating device (K2, 38; 40), which is connected to the motor output shaft (14) in rotationally driving connection, with which a part of the drive train (10) leading to drive wheels (26) of the motor vehicle can be separated from the internal combustion engine (12) a coupling element (36) arranged in the torque transmission path, having an input side (36a) and an output side (36b) coupled thereto with a play, - an electric machine (18) which drives the drive train (10) under predetermined operating conditions with a torque Me for closing the game can act on the coupling element (36), characterized in that - the play-related coupling element (36) in the torque transmission between the motor output shaft (14) and the separating device (K2, 38, 40) arranged and the internal combustion engine (12) with open separating device (K2 , 38; 40) is decoupled from the drive wheels (26), wherein the electrically generated torque Me Verbrennungsmot or on the side of or at the separating device (K2, 38; 40) is introduced into the drive train and wherein the electrically generated torque Me is opposed to the internal combustion engine generated torque Mv.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und einen Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 7.The invention relates to a method for controlling a motor vehicle drive train according to the preamble of claim 1 and a drive train according to claim 7.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist bereits mit der
Es ist von der vorbeschriebenen Problematik losgelöst bekannt, dass ein in einem Fahrzeugantriebsstrang auftretendes Spiel zu einer erhöhten Geräuschbildung und zu einem gesteigerten Verschleiß führt, wodurch die Lebensdauer der spielbehaftet in Eingriff stehenden Bauteile stark reduziert wird und ein schnellerer Austausch erforderlich wird. Dieses betrifft insbesondere im Drehmomentübertragungsweg zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Gangwechselgetriebe angeordnete Komponenten. Beispielsweise tritt an der Verbindungsstelle von Komponenten, die mittels einer steckbaren Verzahnung verbunden sind, prinzipbedingt ein gewisses Flankenspiel auf. Dieses Flankenspiel tritt besonders bei lastlosen Motorleerlauf negativ in Erscheinung, da in diesem Betriebszustand des mittlere, von einem Verbrennungsmotor abgegebene Motormoment sehr gering ist und mit zündungsbedingten Drehungleichförmigkeiten überlagert ist, die zu ständigen Flankenwechseln an der Verbindungsstelle führt.It is known from the above-described problems detached that occurring in a vehicle driveline game leads to increased noise and increased wear, whereby the life of the playfully engaged components is greatly reduced and a faster replacement is required. This relates in particular in the torque transmission path between an internal combustion engine and a gear change components arranged components. For example, occurs at the junction of components that are connected by means of a pluggable toothing, in principle, a certain backlash on. This backlash occurs especially at no load engine idling negative in appearance, since in this operating condition of the average, output from an engine engine torque is very low and superimposed with ignition-related rotational nonuniformities, which leads to constant edge changes at the junction.
Ein solcher hochfrequenter Flankenwechsel tritt dagegen im Fahrbetrieb nicht auf, da es durch das relativ hohe mittlere Drehmoment des Verbrennungsmotors nicht zu einem Drehrichtungswechsel durch die überlagerte Ungleichförmigkeit kommt. Die im Vergleich zum Leerlaufbetrieb selten auftretenden Flankenwechsel aufgrund von Zug-Schub-Übergangen führen nicht annähernd zu einem vergleichbaren Verschleiß.By contrast, such a high-frequency edge change does not occur when driving, since the relatively high mean torque of the internal combustion engine does not lead to a change of direction due to the superimposed irregularity. The rarely occurring in comparison to idle operation edge change due to train-thrust transitions do not lead to approximately comparable wear.
Von diesem Problem ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugantriebsstranges und einen Fahrezugantriebsstrang bereitzustellen, mit denen ein Verschleiß von spielbehafteten Antriebsstrangkomponenten reduziert werden kann.Starting from this problem, it is an object of the invention to provide a method for controlling a vehicle drive train and Fahrezugantriebsstrang with which wear of play-affected powertrain components can be reduced.
Diese Aufgaben werden gelöst durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch den Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 7. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.These objects are achieved by the method according to claim 1 and by the drive train according to claim 7. The dependent claims describe advantageous embodiments and further developments of the invention.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei dieser einen Verbrennungsmotor mit einer Motorausgangswelle umfasst, der den Antriebsstrang mit einem Drehmoment Mv beaufschlagen kann; eine mit der Motorausgangswelle in Drehmitnahmeverbindung stehende schaltbare Trenneinrichtung, mit der ein zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges führender Teil des Antriebsstrangs von dem Verbrennungsmotor getrennt werden kann, ein im Drehmomentübertragungsweg angeordnetes Koppelelement mit einer Eingangsseite und einer dazu mit einem Spiel gekoppelten Ausgangsseite und eine elektrische Maschine, die den Antriebsstrang unter vorbestimmten Betriebszuständen mit einem Drehmoment Me zur Schließung des Spiels an dem Koppelelement beaufschlagen kann. Unter der Voraussetzung, dass das spielbehaftete Koppelelement im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Motorausgangswelle und der Trenneinrichtung angeordnet und der Verbrennungsmotor bei geöffneter Trenneinrichtung von den Antriebsrädern entkoppelt ist, wird vorgeschlagen, das elektrisch erzeugte Drehmoment Me verbrennungsmotorseitig von oder an der Trenneinrichtung in den Antriebsstrang einzuleiten, wobei dieses dem verbrennungsmotorisch erzeugten Drehmoment Mv, d. h. dem das Fahrzeug antreibenden Moment, entgegengerichtet ist.According to the first aspect of the invention, a method is proposed for controlling a drive train of a motor vehicle, comprising an internal combustion engine with an engine output shaft, which can act on the drive train with a torque Mv; a switchable disconnecting means connected to the engine output shaft for disconnecting a part of the drive train leading to drive wheels of the motor vehicle from the internal combustion engine, a coupling element arranged in the torque transmission path having an input side and an output side coupled thereto with a backlash and an electric machine the drive train under predetermined operating conditions with a torque Me can act on the coupling element to close the game. Assuming that the play-bearing coupling element is arranged in the torque transmission path between the engine output shaft and the separating device and the internal combustion engine is decoupled from the drive wheels with the separating device open, it is proposed to introduce the electrically generated torque Me from or on the separating device into the drive train the engine torque generated Mv, d. H. the moment driving the vehicle, is opposite.
Das Verfahren kann bei einem konventionellen Fahrzeug mit einem rein verbrennungsmotorischen Antrieb angewandt werden. Dazu ist bereits eine relativ kompakt bauende elektrische Maschine mit einem Drehmoment geeignet, welches in der Größenordnung das den Leerlauf des Verbrennungsmotors überlagernden Drehschwingungsmoments liegt. Selbstverständlich kann das Verfahren auch bei einem Hybridfahrzeug angewandt werden, wobei die elektrische Maschine entsprechend größer dimensioniert ist, um das Fahrzeug zumindest zeitweise allein oder im Verein mit dem Verbrennungsmotor anzutreiben. The method can be applied to a conventional vehicle with a purely internal combustion engine drive. For this purpose, a relatively compact electrical machine with a torque is already suitable, which is in the order of magnitude of the idling of the engine superimposed torsional vibration. Of course, the method can also be applied to a hybrid vehicle, wherein the electric machine is dimensioned correspondingly larger in order to drive the vehicle at least temporarily alone or in conjunction with the internal combustion engine.
Durch das vorgeschlagene Verfahren können bei laufendem Verbrennungsmotor und vom Antriebsstrang entkoppelten Antriebsrädern die in dem Antriebsstrang an dem wenigstens einen Koppelelement auftretenden Wechselbelastungen, insbesondere Flankenwechsel, vermieden werden, indem durch die Wirkung des eingeleiteten elektrisch erzeugten Drehmoments die Ein- und Ausgangsseite des Koppelelements in eine permanente gegenseitige Anlage gebracht werden. Auf diese Weise kann ein an den spielbehafteteten Antriebsstrangkomponenten auftretender Verschleiß erheblich reduziert werden.By the proposed method can be avoided in the internal combustion engine and the drive train decoupled drive wheels occurring in the drive train on the at least one switching element alternating loads, in particular edge changes, by the input and output side of the coupling element in a permanent by the action of the introduced electrically generated torque mutual attachment. In this way, a wear occurring at the play-affected drive train components wear can be significantly reduced.
Die Trenneinrichtung kann an einer beliebigen, vor den Antriebsrädern liegenden Position innerhalb des Antriebsstranges angeordnet werden. In einer besonders vorteilhaten Ausgestaltung wird die Trenneinrichtung durch die in einem Gangwechselgetriebe zur Darstellung der Leerlaufstellung beteiligten Elemente gebildet, wobei sich das Getriebe zur Durchführung des Verfahrens in der Leerlaufstellung befindet. Die Trenneinrichtung kann auch durch eine schaltbaren Reibungs- oder Formschlusskupplung dargestellt werden, die im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe oder an einer dem Getriebe nachgelagerten Position angeordnet ist.The separator may be located at any position in front of the drive wheels within the drive train. In a particularly advantageous embodiment, the separating device is formed by the elements involved in a gearshift transmission for displaying the neutral position, wherein the transmission is in the neutral position for carrying out the method. The separating device can also be represented by a switchable friction or form-locking coupling, which is arranged in the drive train between the internal combustion engine and the transmission or at a position downstream of the transmission.
Mit Vorteil ist der Betrag des elektrisch erzeugten Drehmoments Me so gewählt, dass im Antriebsstrang auftretende Drehschwingungsmomente zumindest kompensiert werden können. Ein wesentlich darüber hinausgehender Betrag des Drehmoments Me würde zwar im Rahmen des Verfahrens prinzipiell möglich sein, hätte jedoch eine mit dessen Betrag steigende Laufunruhe des Verbrennungsmotors zur Folge, die für die Praxis nicht wünschenswert wäre.Advantageously, the amount of the electrically generated torque Me is selected such that torsional vibration moments occurring in the drive train can at least be compensated. Although a significantly exceeding amount of the torque Me would be possible in principle in the context of the method, but would result in an increase in its amount of rough running of the internal combustion engine, which would not be desirable in practice.
Mit weiterem Vorteil ist der Betrag des elektrisch erzeugten Drehmoments Me zeitunabhängig. Es ist also nicht zwingend notwendig, das elektrisch eingeprägte Moment Me ständig in Betrag und Richtung an das verbrennungsmotorische Drehschwingungsmoment anzupassen. Dadurch können aufwändige Steuer und Regelsysteme zur Implementierung des Verfahrens entfallen.With further advantage, the amount of electrically generated torque Me is time-independent. It is therefore not absolutely necessary to constantly adjust the electrically impressed moment Me in terms of magnitude and direction to the internal combustion engine torsional vibration moment. As a result, complex control systems for implementing the method can be omitted.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird das elektrisch erzeugte Drehmoment Me als generatorisches Drehmoment in den Antriebstrang eingeprägt, wodurch ein Teil der mechanischen, vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Energie durch die elektrische Maschine in elektrische Energie gewandelt wird und diese einem zugeschalteten elektrischen Verbraucher, beispielsweise der Fahrzeugsteuerung zugeführt werden oder zur Aufladung eines Energiespeichers, z. B. einer Niedervolt-Fahrzeugbatterie oder einer elektrischen Fahrbatterie dienen kann.According to a preferred variant, the electrically generated torque Me is impressed as regenerative torque in the drive train, whereby a part of the mechanical, provided by the engine energy is converted by the electric machine into electrical energy and these are fed to a switched electrical load, such as the vehicle control or for charging an energy storage, z. B. a low-voltage vehicle battery or an electric driving battery can serve.
Es ist jedoch alternativ zur generatorischen Betriebsweise der elektrischen Maschine auch möglich, das elektrisch erzeugte Drehmoment Me als motorisches Drehmoment in der zur Ausgangswelle des Verbrennungsmotors entgegengesetzten Drehrichtung zu erzeugen und in den Antriebsstrang einzugeprägen. Die hierzu notwendige Energie kann dazu einem der vorgenannten Energiespeicher entnommen werden.However, as an alternative to the regenerative mode of operation of the electric machine, it is also possible to generate the electrically generated torque Me as a motor torque in the direction of rotation opposite to the output shaft of the internal combustion engine and to emboss it in the drive train. The energy required for this purpose can be taken to one of the aforementioned energy storage.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1–6 bereitgestellt, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor mit einer Motorausgangswelle umfasst, die den Antriebsstrang mit einem Drehmoment Mv beaufschlagen kann; eine mit der Motorausgangswelle in Drehmitnahmeverbindung stehende schaltbare Trenneinrichtung, mit der ein zu den Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges führenden Teil des Antriebsstrangs von dem Verbrennungsmotor abgetrennt werden kann, ein im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Motorausgangswelle und der Trenneinrichtung angeordnetes Koppelelement mit einer Eingangsseite und einer dazu mit einem Spiel gekoppelten Ausgangsseite, eine elektrische Maschine, die den Antriebsstrang unter vorbestimmten Betriebszuständen mit einem Drehmoment Me zur Schließung des Spiels an dem Koppelelement beaufschlagen kann, wobei deren Drehmoment Me verbrennungsmotorseitig von oder an der Trenneinrichtung in den Antriebsstrang eingeleitet wird. Des Weiteren umfasst der Antriebsstrang Steuermittel, die bei laufendem Verbrennungsmotor und bei geöffneter Trenneinrichtung die elektrische Maschine für einen vorgebbaren Zeitraum zur Abgabe eines dem verbrennungsmotorisch erzeugten Drehmoment Mv entgegengerichteten Drehmoments Me ansteuern können.According to the second aspect of the invention, there is provided a powertrain for a motor vehicle for performing the method of any one of claims 1-6, the powertrain including an internal combustion engine having an engine output shaft capable of applying torque Mv to the powertrain; a switchable disconnecting means connected to the engine output shaft for rotationally driving a part of the power train leading to the drive wheels of the motor vehicle, a coupling element disposed in the torque transmission path between the engine output shaft and the disconnecting means having an input side and a play coupled thereto Output side, an electrical machine that can act on the drive train at predetermined operating conditions with a torque Me for closing the game on the coupling element, wherein the torque Me combustion engine side of or on the separator is introduced into the drive train. Furthermore, the drive train comprises control means which, when the internal combustion engine is running and the separating device is open, can actuate the electric machine for a predeterminable time period to deliver a torque Me directed counter to the engine torque Mv.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, die elektrische Maschine als Motorgenerator auszubilden, wodurch diese sowohl motorisch, also antreibend, als auch generatorisch, also bremsend, arbeiten kann. Ein solcher Motorgenerator kann bei Bedarf jeweils zum Starten des Verbrennungsmotors, zur Generation von elektrischer Energie und zum Antreiben des Fahrzeuges genutzt werden.According to an advantageous embodiment, it is provided to form the electric machine as a motor generator, whereby it can operate both motor, thus driving, as well as regenerative, so braking. Such a If necessary, the motor generator can be used to start the internal combustion engine, generate electricity and drive the vehicle.
Mit Vorteil ist die Trenneinrichtung innerhalb eines in dem Antriebsstrang angeordneten Gangwechselgetriebes ausgebildet.Advantageously, the separating device is formed within a arranged in the drive train speed change gear.
Eine besonders wirkungsvolle Anwendung des Verfahrens liegt bei einem als Steckverzahnung ausgebildeten Koppelelement vor, welche innerhalb einer Komponente oder zwischen zwei Komponenten des Antriebsstrangs ausgebildet sein kann.A particularly effective application of the method is in a coupling element designed as a coupling element, which may be formed within a component or between two components of the drive train.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die einzige Figur beispielhaft erläutert.The invention will be explained by way of example with reference to the single figure.
In der Figur ist schematisch ein Antriebsstrang
Die Motorausgangswelle
Die elektrische Maschine
Man erkennt, dass bei geschlossener Kupplung K1 der Rotor
Die Drehmitnahmeverbindung zwischen dem Torsionsdämpfer und der Trennkupplung K1 ist als Steckverzahnung ausgeführt, welche ein Koppelelement
Wenn bei stehendem oder rollendem Fahrzeug die Kupplung K2 für einen längeren Zeitraum als dieser für einen normalen Gangwechselvorganges des Getriebes
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die elektrische Maschine
Des Weiteren kann anstelle einer separaten Kupplung K2 bzw. eines separaten Trennelementes
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